Barreira hematoencefálica: a camada protetora do cérebro

No cérebro e em todo o sistema nervoso, é um órgão fundamental para o ser humano. Por esse motivo, é fortemente protegido por ossos (crânio e coluna vertebral) e por um sistema de três camadas de membranas chamadas meninges. A segurança do diferente partes do cérebro foi reforçado por milhões de anos de evolução.

No entanto, embora todos esses elementos possam ser essenciais para proteger o crânio de um golpe ou trauma, eles podem não ser suficiente para proteger o cérebro de outros tipos de perigos, como infecções virais que podem vir através do sangue. Para evitar tais perigos, tanto quanto possível, temos outro tipo de proteção: a barreira hematoencefálica (BBB).

A descoberta do BBB

Embora a existência de algo que separasse o conteúdo do sangue fosse previamente suspeitada presentes no sistema sanguíneo e no sistema nervoso, a verificação desse fato não chegaria até 1885. Um pesquisador chamado Paul Ehrlich introduzia um corante na corrente sanguínea de um animal e mais tarde observava que

o único ponto que não manchou foi o sistema nervoso central e, especificamente, o cérebro. A razão para isso tinha que estar relacionada a um sistema de proteção que circundava aquela área como se fosse uma membrana.

Mais tarde, outro pesquisador, Edwin Goldman, tentaria o processo reverso, colorindo o líquido cefalorraquidiano, observando que as únicas partes coloridas correspondiam ao tecido nervoso. Esses experimentos refletem a existência de algo que produz um alto nível de bloqueio entre o sistema nervoso e o resto do corpo, algo que anos depois seria chamado de barreira hematoencefálica por Lewandowski e explorado por um grande número de especialistas.

Uma proteção entre o sangue e o cérebro

A barreira hematoencefálica é uma pequena camada de células endoteliais, células que fazem parte da parede dos vasos sanguíneos, localizado ao longo da maioria dos capilares que irrigam o cérebro. A principal característica dessa camada é seu alto grau de impermeabilidade, não permitindo que um grande número de substâncias passem do sangue para o cérebro e vice-versa.

Desta forma, o BHE atua como um filtro entre o sangue e o sistema nervoso. Apesar disso, algumas substâncias como água, oxigênio, glicose, dióxido de carbono, aminoácidos e algumas outras moléculas podem passar, sendo a impermeabilidade relativa.

Sua ação como filtro se dá tanto por meio de sua estrutura, por restringir a união entre as células que compõem o passagem para as diferentes substâncias, como por meio do metabolismo das substâncias para chegar até ela através do uso de enzimas e transportadores. Ou seja, tem uma faceta física e outra química.

Embora a barreira hematoencefálica seja em si uma camada de células endoteliais, seu funcionamento adequado também depende de outros tipos de estruturas celulares. Especificamente, é sustentado por células chamadas pericitos, que fornecem suporte estrutural e circundam as células endoteliais, mantendo a parede do vaso sanguíneo estável, assim como o microglia.

Os pontos cegos do BHE

Apesar da importância da barreira hematoencefálica na proteção do sistema nervoso não cobre todo o cérebro, uma vez que o cérebro precisa receber e ser capaz de emitir algumas substâncias, como hormônios e neurotransmissores. A existência deste tipo de pontos cegos é necessária para garantir o bom funcionamento do organismo, uma vez que não é possível manter o cérebro totalmente isolado do que acontece no resto do Corpo.

As áreas não protegidas por esta barreira estão ao redor do terceiro ventrículo cerebral e são chamadas de órgãos circunventriculares. Nessas áreas, os capilares apresentam endotélio fenestrado, com algumas aberturas ou acessos que permitem o fluxo de substâncias de um lado ao outro da membrana.

Os locais sem barreira hematoencefálica são principalmente do sistema neuroendócrino e do sistema nervoso autónomo, sendo algumas das estruturas deste grupo de órgãos circunventriculares a neurohipófise, a glândula pineal, algumas áreas do hipotálamo, a área postema o órgão vascular da lâmina terminal e o órgão subfornical (abaixo do fórnice).

Cruzando a barreira hematoencefálica

Como vimos, a barreira hematoencefálica é permeável, mas de forma relativa, pois permite a passagem de algumas substâncias. Independentemente dos locais onde a barreira hematoencefálica não está presente, há uma série de mecanismos pelos quais componentes essenciais para o funcionamento das células podem passar por ele.

O mecanismo mais comum e frequentemente usado a esse respeito é o uso de transportadores, em que o elemento ou substância a ser transportado se liga a um receptor que posteriormente entra no citoplasma da célula endotelial. Uma vez lá, a substância se separa do receptor e é excretada para o outro lado pela própria célula endotelial.

Outro mecanismo pelo qual as substâncias cruzam a barreira hematoencefálica é a transcitose, processo pelo qual uma série de vesículas se forma na barreira por onde as substâncias podem passar de um lado para o outro.

A difusão transmembrana permite que íons de diferentes cargas se movam através da barreira hematoencefálica, agindo sobre o carga eletrônica e gradiente de concentração de modo que as substâncias em ambos os lados da barreira sejam atraídas uma pela outra.

Finalmente, um quarto mecanismo pelo qual algumas substâncias passam para o cérebro sem a intervenção da barreira hematoencefálica é ignorá-lo diretamente. Uma maneira de fazer isso é usar os neurônios sensoriais, forçando uma transmissão na direção reversa através do axônio do neurônio para seu soma. É o mecanismo utilizado por doenças conhecidas como raiva.

Funções principais

Como já foi possível vislumbrar algumas das propriedades que fazem da barreira hematoencefálica um elemento essencial para o sistema nervoso, uma vez que esta camada de células endoteliais preenche principalmente o seguinte funções.

A principal função da barreira hematoencefálica é proteger o cérebro da chegada de substâncias externas, impedindo a passagem desses elementos. Dessa forma, a grande maioria das moléculas externas ao próprio sistema nervoso não pode afetá-lo, evitando que grande parte das infecções virais e bacterianas afetem o cérebro.

Além dessa função defensiva por bloquear a entrada de elementos nocivos, sua presença também permite o correto manutenção do ambiente neural, mantendo constante a composição do fluido intersticial que banha e mantém o células.

Uma função final da barreira hematoencefálica é metabolizar ou modificar elementos para torná-los cruzamento entre sangue e tecidos nervosos sem alterar o funcionamento do sistema nervoso de uma forma indesejado. Claro, algumas substâncias escapam desse mecanismo de controle.

Uma proteção terapeuticamente problemática

O fato de a barreira hematoencefálica ser tão impermeável e não permitir a entrada da maioria dos elementos é benéfico quando a função cerebral está correta e nenhuma intervenção médica ou médica é necessária psiquiátrico. Mas nos casos em que uma ação externa é necessária a nível médico ou farmacológico, esta barreira representa uma dificuldade de difícil tratamento.

E é que uma grande parte dos medicamentos que são aplicados a nível médico e que seriam usados ​​para tratar uma doença ou infecção em outra parte do corpo não são eficazes no tratamento do problema no cérebro, em grande parte devido à ação bloqueadora da barreira cérebro de sangue. Exemplos disso são encontrados em medicamentos dedicados ao combate a tumores, Parkinson ou demências.

A fim de consertar isso em muitas ocasiões é necessário injetar a substância diretamente no fluido intersticial, usar os órgãos circunventriculares como via de acesso, romper temporariamente a barreira por meio do uso de microbolhas guiadas para pontos específicos usando ultrassom ou usando composições químicas que podem cruzar a barreira hematoencefálica por meio de alguns dos mecanismos descritos acima.

Referências bibliográficas:

• Ballabh, P. et al. (2004). A barreira hematoencefálica: uma visão geral. Estrutura, regulamentação e implicações clínicas. Neurobiol. Dis.; 16: 1-13.
• Escobar, A. e Gómez, B. (2008). Barreira hematoencefálica: Neurobiologia, implicações clínicas e efeito do estresse no seu desenvolvimento. Rev. Mex. Neurci.:9(5): 395-405.
• Interlandi, J. (2011). Atravesse a barreira hematoencefálica. Notas. Pesquisa e Ciência.
• Pachter, J.S. et al. (2003). A barreira hematoencefálica e seu papel no privilégio imunológico no sistema nervoso central. J. Neuropata. Exper. Neurol.; 62: 593-604.
• Purves, D.; Lichtman, J. C. (1985). Princípios do desenvolvimento neural. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates.
• Saladin, K. (2011). Anatomia humana. McGraw-Hill.